常見的阻抗匹配方法

電阻串聯(lián)大家應(yīng)該在初中的課堂上就有接觸，但那個(gè)時(shí)候只是比較淺顯的，今天我就來講一下電阻串聯(lián)的作用。

電阻串聯(lián)常見作用

第一個(gè)作用是：阻抗匹配：

因?yàn)?a target="_blank">信號源的阻抗很低，跟信號線之間阻抗不匹配，串上一個(gè)電阻后，可以改善匹配情況，以減少反射，避免振蕩等。

常見的阻抗匹配方法

1、使用變壓器來做阻抗轉(zhuǎn)換。

2、用串聯(lián)/并聯(lián)電容或電感的辦法，這在調(diào)試射頻電路時(shí)常使用。

3、使用串聯(lián)/并聯(lián)電阻的辦法。一些驅(qū)動器的阻抗比較低，可以串聯(lián)一個(gè)合適的電阻來跟傳輸線匹配，例如高速信號線，有時(shí)會串聯(lián)一個(gè)幾十歐的電阻。而一些接收器的輸入阻抗則比較高，可以使用并聯(lián)電阻的方法，來跟傳輸線匹配，例如，485總線接收器，常在數(shù)據(jù)線終端并聯(lián)120歐的匹配電阻。

4、改變阻抗力。通過電容、電感與負(fù)載的串并聯(lián)調(diào)整負(fù)載阻抗值，以達(dá)到源和負(fù)載阻抗匹配。

5、調(diào)整傳輸線。調(diào)整傳輸線是加長源和負(fù)載間的距離，配合電容和電感把阻抗力調(diào)整為零。此時(shí)信號不會發(fā)生發(fā)射，能量都能被負(fù)載吸收。高速PCB布線中，一般把數(shù)字信號的走線阻抗設(shè)計(jì)為50歐姆。一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆，頻帶75歐姆，對絞線（差分）為85-100歐姆。

第二個(gè)作用是：可以減少信號邊沿的陡峭程度，從而減少高頻噪聲以及過沖等。

因?yàn)榇?lián)的電阻，跟信號線的分布電容以及負(fù)載的輸入電容等形成一個(gè)RC電路，這樣就會降低信號邊沿的陡峭程度。大家知道，如果一個(gè)信號的邊沿非常陡峭，含有大量的高頻成分，將會輻射干擾，另外，也容易產(chǎn)生過沖。

通常，在高速信號線中才考慮使用這樣的電阻。在低頻情況下，一般是直接連接。

接下來將結(jié)合具體案例來講解電阻串聯(lián)的作用。

電阻串聯(lián)具體應(yīng)用

1、SPI信號線

SPI信號圖

SPI信號上串聯(lián)電阻，一般是幾十歐姆左右，一般有如下幾個(gè)作用：

1）阻抗匹配。因?yàn)樾盘栐吹淖杩购艿?，跟信號線之間阻抗不匹配，串上一個(gè)電阻后，可改善匹配情況，以減少反射。

2）SPI的速率較高，串聯(lián)一個(gè)電阻，與線上電容和負(fù)載電容構(gòu)成RC電路，減少信號陡峭，避免過沖，過沖有時(shí)候會損壞芯片GPIO，當(dāng)然對EMI也有好處，尤其是高速電路。

3）調(diào)試方便，現(xiàn)在的芯片很多是BGA、QFN封裝，串聯(lián)一個(gè)電阻，調(diào)試時(shí)用示波器抓取波形方便。

2、LDO輸入端

LDO輸入端圖

當(dāng)LDO的VIN absolute maximum接近電源電壓時(shí)，這時(shí)候又不想換高規(guī)格的LDO，為了節(jié)省成本，這時(shí)可以串一個(gè)小阻值電阻，能吸收一部分電壓和電流，當(dāng)電源端出現(xiàn)更大的浪涌時(shí)，電阻會身先士卒，代價(jià)更小。

假設(shè)LDO擊穿，VIN和GND短路，因?yàn)榇?lián)電阻R的存在，也會避免電源SYS_5V與GND的短路。

3、TVS前后串聯(lián)電阻

TVS串聯(lián)電阻圖一

TVS串聯(lián)電阻圖二

TVS串聯(lián)電阻一般有兩種接法，第一個(gè)圖電阻在TVS前，第二圖電阻在TVS后，兩種電路使用場景是不一樣的。

先問大家一個(gè)問題，電阻和TVS哪個(gè)抗浪涌能力強(qiáng)？答案毋庸置疑，當(dāng)然是TVS。

1）對第一個(gè)圖來說，首先要考慮浪涌大小，如果不大，可以選擇一個(gè)合適功率的電阻，電阻在TVS前面，會吸收很小一部分的電流，浪涌電流IPP小了之后，對應(yīng)TVS的Vc（鉗位電壓）也會變小，對后端負(fù)載的保護(hù)更好。

2）對第二個(gè)圖來說，TVS首先吸收大部分的浪涌電流，部分殘壓或者殘流，會經(jīng)過電阻R2，進(jìn)行二次的分壓限流，可以更好的保護(hù)后端負(fù)載。如果后端負(fù)載遠(yuǎn)大于R2，分壓限流也就微乎其微了，R2其實(shí)也就沒啥作用了。

審核編輯 ：李倩